專利名稱：一種多路輸出直流-直流變換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及直流-直流變換器，尤其是大功率全橋軟開(kāi)關(guān)隔離型多 路輸出直流-直流變換器。
背景技術(shù)：
多路輸出的直流-直流變換器有著極為廣泛的應(yīng)用，對(duì)多路輸出的直流-直流變換器的基本要求有高效率，低成本，小體積，控制方法簡(jiǎn)單，輸入 輸出隔離以及各路輸出電壓均可調(diào)節(jié)等。目前，已有多種技術(shù)可以同時(shí)滿 足上述的一種或多種需求，然而，這些技術(shù)中大都利用了一個(gè)或兩個(gè)功率 開(kāi)關(guān)管來(lái)形成正激或反激電路，不能應(yīng)用于大功率輸出場(chǎng)合。例如，名為"一
種多路輸出直流/直流變換器及變換方法"，公告號(hào)1389971，公告日2003 年1月8日的中國(guó)專利，通過(guò)兩個(gè)結(jié)構(gòu)對(duì)稱的單端隔離變換器對(duì)輸入電壓 進(jìn)行變換，將兩個(gè)隔離變換器輸出端相并聯(lián)，形成共用的第一級(jí)低壓直流 母線，再將多個(gè)直流-直流變換單元的輸入端與低壓直流母線連接，得到多 路電壓可調(diào)節(jié)的直流輸出。該電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，但由于僅使用單個(gè) 功率開(kāi)關(guān)管進(jìn)行功率變換，難以應(yīng)用于大功率場(chǎng)合。
在需要大功率多路輸出的場(chǎng)合，通常使用全橋變換器進(jìn)行功率變換。 但是，若每一路輸出使用一個(gè)全橋變換器進(jìn)行功率變換，則N路可調(diào)節(jié)輸 出需要4N個(gè)功率開(kāi)關(guān)管，導(dǎo)致系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本過(guò)高，體積過(guò)大。為解 決上述問(wèn)題，一種常用的大功率多路輸出全橋直流-直流變換器如圖1所示， 它包括了由變壓器原邊側(cè)繞組np和反并聯(lián)有二極管的功率開(kāi)關(guān)管QrQ4組 成的輸入電路，由變壓器副邊側(cè)繞組nsi、 二極管組成的整流橋D^、濾波電 感L。p濾波電容C^組成的主輸出，以及由變壓器副邊繞組nsi、整流橋D^ 輔助功率開(kāi)關(guān)管Q。i、濾波電感L。i，濾波電容C。i和續(xù)流二極管Di組成的輔助輸出，其中N為大于等于2的整數(shù)。通過(guò)對(duì)功率開(kāi)關(guān)管QrQ4進(jìn)行移相 控制，可以調(diào)節(jié)第一路輸出電壓，同時(shí)可以在一定范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)功率開(kāi)關(guān)管 的零電壓開(kāi)通；通過(guò)對(duì)輔助功率開(kāi)關(guān)管Q。i進(jìn)行PWM控制，可以調(diào)節(jié)第2 至第N路輸出電壓。這種全橋隔離型直流-直流變換器僅使用了 N+3個(gè)功率 開(kāi)關(guān)管，就可以得到N路輸出電壓，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。但是，該電路存在許多缺 點(diǎn)需要額外的電路來(lái)控制輔助功率開(kāi)關(guān)管；僅當(dāng)?shù)谝宦份敵鰸M載時(shí)，其 它的各路輸出才能完全可調(diào)；并且所有副邊繞組均處于同一變壓器內(nèi)，不 便于輸出路數(shù)的擴(kuò)充。
名為"一種隔離型多路輸出直流-直流變換器"，公開(kāi)號(hào)1790887，公開(kāi) 日2006年6月21日的中國(guó)專利申請(qǐng)，提出了一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且適用于中大 功率場(chǎng)合的多路輸出直流-直流變換器。該發(fā)明在全橋變換器的第一逆變橋 臂中點(diǎn)與電源負(fù)端之間接有第一路輸出電路，在第二逆變橋臂中點(diǎn)與電源 負(fù)端之間接有第二路輸出電路，在第一逆變橋臂與第二逆變橋臂的中點(diǎn)之 間接有第三路輸出電路。其中第一路輸出電壓依靠第一逆變橋臂的占空比 調(diào)節(jié)，第二路輸出電壓依靠第二逆變橋臂的占空比調(diào)節(jié)，第三路輸出依靠 第一逆變橋臂與第二逆變橋臂之間的相移來(lái)調(diào)節(jié)。通過(guò)增加一個(gè)新的橋臂， 可以在橋臂中點(diǎn)與電源負(fù)端及相鄰橋臂中點(diǎn)之間增加兩個(gè)新的輸出，該技 術(shù)理論上可以用N個(gè)功率開(kāi)關(guān)管實(shí)現(xiàn)N-1路輸出。該技術(shù)的缺點(diǎn)是第一
輸出與第二輸出實(shí)際上是由半橋變換器進(jìn)行功率變換的，輸出能力不及全 橋變換器；各路輸出均處于不對(duì)稱工作狀態(tài)，變壓器利用不充分；各輸出 之間互相影響，耦合嚴(yán)重；控制策略涉及占空比與移相之間的配合，實(shí)現(xiàn) 困難；并且控制策略隨輸出路數(shù)的增加而變得更為復(fù)雜，不利于輸出路數(shù) 的擴(kuò)充。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于提供一種多路輸出直流-直流變換器，該變換器 可以提供多路精確可調(diào)的輸出，且各路輸出均具有與全橋變換器相當(dāng)?shù)墓?率容量，能夠提高效率與功率密度；并具有簡(jiǎn)單的主電路結(jié)構(gòu)以及控制方法，便于進(jìn)行輸出路數(shù)的擴(kuò)充。
本實(shí)用新型提供的多路輸出直流-直流變換器，其特征在于它包括公
共逆變橋臂、N個(gè)獨(dú)立逆變橋臂以及N路輸出電路，N為大于等于2的整 數(shù)；
N個(gè)獨(dú)立逆變橋臂具有同樣的結(jié)構(gòu)，均包括兩個(gè)帶有反并聯(lián)二極管的 第一、第二功率開(kāi)關(guān)管；每個(gè)獨(dú)立逆變橋臂的第一功率開(kāi)關(guān)管的漏極與電 源正端相連，源極與第二功率開(kāi)關(guān)管的漏極相連；第二功率開(kāi)關(guān)管的源極 與電源負(fù)端相連；第一功率開(kāi)關(guān)管源極與第二功率開(kāi)關(guān)管漏極之間的連結(jié) 點(diǎn)作為該獨(dú)立逆變橋臂的中點(diǎn)；
公共逆變橋臂包括上、下單元，上、下單元均由功率二極管和第三功 率開(kāi)關(guān)管串聯(lián)而成，且功率二極管的陽(yáng)極和第三功率開(kāi)關(guān)管漏極為承受高 電位端；所述上單元的一端接電源正端，另一端接公共逆變橋臂的中點(diǎn)， 所述下單元的一端接公共逆變橋臂的中點(diǎn)，另一端接電源負(fù)端；
每個(gè)獨(dú)立逆變橋臂的中點(diǎn)與公共逆變橋臂中點(diǎn)分別接有輸出電路，各 輸出電路均包括復(fù)位電容、隔離整流電路和濾波電路；隔離整流電路的第 一輸入端與獨(dú)立逆變橋臂和公共逆變橋臂的其中一個(gè)中點(diǎn)相連，第二輸入 端通過(guò)復(fù)位電容與獨(dú)立逆變橋臂和公共逆變橋臂的另一個(gè)中點(diǎn)相連；濾波 電路由濾波電感和濾波電容串接而成，并接在隔離整流電路的正、負(fù)輸出 端之間。
本實(shí)用新型的共用零電流開(kāi)關(guān)滯后橋臂的多路輸出直流-直流變換器工 作于恒定頻率，各路輸出電壓均利用.該路的獨(dú)立逆變橋臂與公共逆變橋臂 之間的相移來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)，各路輸出之間完全獨(dú)立，互不影響。各獨(dú)立逆變 橋臂作為移相控制中的超前橋臂，橋臂中的各功率開(kāi)關(guān)管均可實(shí)現(xiàn)零電壓 開(kāi)通；公共逆變橋臂作為移相控制中的滯后橋臂，通過(guò)第一和第二功率二 極管及各路輸出電路中復(fù)位電容的作用，公共逆變橋臂中的功率開(kāi)關(guān)管均 可實(shí)現(xiàn)零電流開(kāi)關(guān)。通過(guò)本實(shí)用新型提出的電路結(jié)構(gòu)，可達(dá)到如下效果僅用2N+2個(gè)功率 開(kāi)關(guān)管實(shí)現(xiàn)了 N路大功率可調(diào)節(jié)輸出，且各路輸出的工作與控制方式與全 橋變換器完全相同；各獨(dú)立橋臂上的功率開(kāi)關(guān)管均可實(shí)現(xiàn)零電壓開(kāi)通，公 共橋臂的功率開(kāi)關(guān)管均可實(shí)現(xiàn)零電流開(kāi)關(guān)，從而減小了開(kāi)關(guān)損耗，提高了 效率與工作頻率，有利于提高功率密度；在各路輸出中，變壓器均工作于 對(duì)稱狀態(tài)，變壓器利用充分；通過(guò)新增一路獨(dú)立逆變橋臂、輸出電路及控 制電路，就可得到一路新的輸出，易于實(shí)現(xiàn)輸出路數(shù)的擴(kuò)充；新增的輸出 不影響零電壓開(kāi)通與零電流開(kāi)通的實(shí)現(xiàn)條件。


圖1是現(xiàn)有的一種全橋隔離型多路輸出直流-直流變換器；
圖2是本實(shí)用新型的電路原理框圖3是本實(shí)用新型中公共逆變橋臂的具體實(shí)現(xiàn)形式；
圖4是圖2原理框圖中隔離整流電路的具體實(shí)現(xiàn)形式；
圖5是本實(shí)用新型的各功率開(kāi)關(guān)管柵極驅(qū)動(dòng)脈沖的時(shí)序及各獨(dú)立橋臂
中點(diǎn)與公共橋臂中點(diǎn)間的電壓波形圖6是令本實(shí)用新型中N=3時(shí)得到的三路輸出直流-直流變換器；
圖7是令本實(shí)用新型中N=3時(shí)得到的三路輸出直流-直流變換器工作時(shí)
的驅(qū)動(dòng)脈沖時(shí)序以及主要電壓和電流波形圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。 如圖2的原理框圖所示，本實(shí)用新型提供的變換器包括N個(gè)獨(dú)立逆變 橋臂l.i，其中N為大于等于2的整數(shù)，i取值為l至N， 一個(gè)公共逆變橋 臂2，以及分別連接在各獨(dú)立逆變橋臂中點(diǎn)Mi與公共逆變橋臂中點(diǎn)Mc之 間的N路輸出電路。
N個(gè)獨(dú)立逆變橋臂具有同樣的結(jié)構(gòu)，如圖2中所示，獨(dú)立逆變橋臂l.i
均分別由兩個(gè)帶有反并聯(lián)二極管的功率開(kāi)關(guān)管SU， Si2組成，i取值為1至N。每個(gè)獨(dú)立逆變橋臂的第一功率開(kāi)關(guān)管S"的漏極與電源正端相連；源極 與第二功率開(kāi)關(guān)管Si2的漏極相連;第二功率開(kāi)關(guān)管的源極與電源負(fù)端相連; 第一功率開(kāi)關(guān)管Su源極與第二功率開(kāi)關(guān)管Si2漏極之間的連結(jié)點(diǎn)作為該獨(dú) 立逆變橋臂的中點(diǎn)Mi。各功率開(kāi)關(guān)管Su， Si2的柵極外接驅(qū)動(dòng)電路。并聯(lián)于 各功率開(kāi)關(guān)管漏源極之間的電容可以是功率開(kāi)關(guān)管自身的輸出電容，也可 以是額外并聯(lián)于漏源極之間的電容。
公共逆變橋臂包括上、下單元。上、下單元均由功率二極管和第三功 率開(kāi)關(guān)管串聯(lián)而成，且功率二極管的陽(yáng)極和第三功率開(kāi)關(guān)管漏極為承受高 電位端。如圖2所示，公共逆變橋臂的上、下單元均分別由兩個(gè)功率二極
管Dd， Dc2和兩個(gè)帶有或不帶有反并聯(lián)二極管的第三功率開(kāi)關(guān)管SC1， SC2
組成。根據(jù)功率開(kāi)關(guān)管與功率二極管位置的不同，公共逆變橋臂有多種具
體實(shí)現(xiàn)形式。在圖2中的實(shí)現(xiàn)形式中，選用帶有反并聯(lián)二極管的功率開(kāi)關(guān) 管Sd， SC2;其中功率二極管Dd的陽(yáng)極與電源正端相連，陰極與功率開(kāi)關(guān) 管SC1的漏極相連；功率開(kāi)關(guān)管SC1的源極與功率開(kāi)關(guān)管SC2的漏極相連； 功率開(kāi)關(guān)管SC2的源極與功率二極管DC2的陽(yáng)極相連；功率二極管DC2的陰 極與電源負(fù)端相連。此時(shí)功率開(kāi)關(guān)管Sd源極與功率開(kāi)關(guān)管Sc2漏極的連結(jié) 點(diǎn)作為公共逆變橋臂的中點(diǎn)Mc。
公共逆變橋臂另外的具體實(shí)現(xiàn)形式如圖3.1至3.3所示。它們與電源正 端的連接點(diǎn)A、與電源負(fù)端的連接點(diǎn)B以及橋臂中點(diǎn)Mc的定義均在圖中標(biāo) 注。另外，圖3中帶有反并聯(lián)二極管的功率開(kāi)關(guān)管也可以采用不帶反并聯(lián) 二極管的功率開(kāi)關(guān)管代替。
每個(gè)獨(dú)立逆變橋臂中點(diǎn)Mi與公共逆變橋臂中點(diǎn)Mc之間的第i路輸出 電路均由復(fù)位電容Cdi、隔離整流電路3.i和濾波電路組成，濾波電路包括 濾波電感L。i和濾波電容C。i， i取值為1至N。其中復(fù)位電容Qi—端與獨(dú) 立逆變橋臂的中點(diǎn)Mi相連，復(fù)位電容Cdi另一端與隔離整流電路一端輸入 相連，隔離整流電路的另一輸入端與公共橋臂中點(diǎn)Mc相連；隔離整流電路 的正輸出端與濾波電感L。i一端相連；濾波電感L。i的另一端與濾波電容C。i 正端相連；濾波電容C。i的負(fù)端與隔離整流電路的負(fù)輸出端相連。使用時(shí)，
8濾波電容C。i與外接的負(fù)載Roi并聯(lián)。另外，復(fù)位電容Qi也可以接在隔離整 流電路與公共逆變橋臂中點(diǎn)Mc之間。濾波電感L。i和濾波電容C。i的位置可 以互換。
上述輸出電路中的隔離整流電路由變壓器與二極管整流橋組成，根據(jù) 的整流橋形式的不同，可有如圖4所示的兩種具體實(shí)現(xiàn)形式
在圖4.1的具體實(shí)現(xiàn)形式中，變壓器Ti原邊繞組npi的一端與原邊電感 Llki的一端相連，原邊電感Llki的另一端及變壓器原邊繞組npi的另一端作為 隔離整流電路的兩個(gè)輸入端；變壓器Ti副邊繞組nSi的一端與第一整流二極 管Du的陽(yáng)極及第二整流二極管Di2的陰極共接，變壓器Ti副邊繞組nSi的 另一端與第三整流二極管Di3的陽(yáng)極與第四整流二極管Di4的陰極共接；第 一整流二極管Du的陰極與第三整流二極管Di3的陰極相連，并作為該路隔 離整流電路的正輸出端，第二整流二極管Di2的陽(yáng)極與第四整流二極管Di3 的陽(yáng)極相連，并作為該路隔離整流電路的負(fù)輸出端。
在圖4.2的具體實(shí)現(xiàn)形式中，變壓器Ti原邊繞組npi的一端與原邊電感 Llki的一端相連，原邊電感Llki的另一端及變壓器原邊繞組npi的另一端作為 隔離整流電路的兩個(gè)輸入端；變壓器Ti副邊繞組nsi的兩端分別與第一整流 二極管Du的陽(yáng)極及第二整流二極管Di2的陽(yáng)極共接，第一整流二極管Du 的陰極與第二整流二極管Di2的陰極相連，并作為該路隔離整流電路的正輸 出端，變壓器Ti副邊繞組nsi的中心抽頭引線作為該路隔離整流電路的負(fù)輸 出端。
在圖4中，Lud可以是對(duì)應(yīng)的變壓器Ti內(nèi)部的漏感，也可以是額外串聯(lián) 于變壓器原邊側(cè)的電感；構(gòu)成整流橋的各整流二極管，或其中之一，也可 為同步整流管。
本實(shí)用新型的共用零電流開(kāi)關(guān)滯后橋臂的多路輸出直流-直流變換器工 作于恒定頻率，其控制策略如圖5所示。連接各獨(dú)立逆變橋臂開(kāi)關(guān)管Sn， Si2柵極的驅(qū)動(dòng)脈沖PWMu， PWMi2以及連接共用逆變橋臂功率開(kāi)關(guān)管SC1， Sc2柵極的驅(qū)動(dòng)脈沖PWMd， PWMC2，均為180。互補(bǔ)且?guī)в兴绤^(qū)時(shí)間d的 脈沖，以防止上下管直通，并為功率開(kāi)關(guān)管的零電壓開(kāi)通提供條件。以共用逆變橋臂的驅(qū)動(dòng)脈沖PWMd， PWMc2為基準(zhǔn)，通過(guò)調(diào)節(jié)每一路獨(dú)立逆變 橋臂與公共逆變橋臂之間的相移Di,可以改變?cè)撀纷儔浩鱐i原邊電壓 VMi-MC的脈寬，從而可以精確調(diào)整該路輸出電壓。
為了充分描述本實(shí)用新型的各種工作狀態(tài)，現(xiàn)以一個(gè)三路輸出N-3的 電路來(lái)進(jìn)行說(shuō)明。 一個(gè)三路輸出直流-直流變換器如圖6所示，其對(duì)應(yīng)的脈 沖時(shí)序與主要電壓、電流波形如圖7所示，以此來(lái)說(shuō)明電路的工作狀態(tài)。 為了更好地描述本實(shí)用新型的工作過(guò)程，假設(shè)圖5所示的三路輸出分別處 于三種典型的帶載狀態(tài)第一路輸出工作于輕載狀態(tài)，其輸出濾波電感L。i 上電流處于斷續(xù)狀態(tài)；第二路輸出工作于半載狀態(tài)，其輸出濾波電感L。2 上電流處于臨界斷續(xù)狀態(tài)；第三路輸出工作于滿載狀態(tài)，其輸出濾波電感 L。3上電流處于連續(xù)狀態(tài)。在閉環(huán)控制器的作用下，穩(wěn)態(tài)時(shí)三路輸出的移相 角將滿足D^D^Db在一個(gè)工作周期內(nèi)， 一組時(shí)間上相鄰的逆變橋臂的開(kāi) 關(guān)過(guò)程與另一組時(shí)間上相鄰的逆變橋臂的開(kāi)關(guān)過(guò)程基本類似，因此在此只 分析半個(gè)工作周期，另外半個(gè)工作周期可作類似分析。在半個(gè)工作周期內(nèi)， 變換器的主要工作過(guò)程如下 階段l (to國(guó)t。:
在此階段，各獨(dú)立逆變橋臂的上側(cè)功率開(kāi)關(guān)管Su 、 S21、 Sw均導(dǎo)通， 同時(shí)公共逆變橋臂的下側(cè)功率開(kāi)關(guān)管S口導(dǎo)通。因此各路輸出電路的整流二 極管Dn、 D21、 Da導(dǎo)通。在Dn、 D21、 031換流結(jié)束后，各路輸出的原邊 側(cè)電流 ipi、 ip2、 ip3 以及各路輸出的濾波電感電流 iLol、 iLo2、 iLo3 均線性上升，
三路輸出的功率均由變壓器原邊側(cè)向負(fù)載側(cè)傳送。同時(shí)，復(fù)位電容cdl、cd2、
Cd3被充電，電容電壓Von、 VCd2、 Vcd3正向增加。 階段2 (trt2):
在h時(shí)刻，功率開(kāi)關(guān)管S 關(guān)斷。第一路輸出的原邊側(cè)電流ipl開(kāi)始對(duì) 功率開(kāi)關(guān)管Su的輸出電容充電，并對(duì)功率開(kāi)關(guān)管Su輸出電容放電。在t2
時(shí)刻前，功率開(kāi)關(guān)管Si2的輸出電容己被放電至零，原邊電流ip!開(kāi)始流過(guò) 功率開(kāi)關(guān)管S^的反并聯(lián)二極管，為功率開(kāi)關(guān)管Su的零電壓開(kāi)通創(chuàng)造了條
件。 '階段3 (trt3):
在t2時(shí)刻，功率開(kāi)關(guān)管S,2開(kāi)通。由于功率開(kāi)關(guān)管S,2開(kāi)通前，其兩側(cè) 電壓已為零，因此功率開(kāi)關(guān)管S,2是零電壓開(kāi)通。此后當(dāng)原邊向副邊提供的 功率不足時(shí)，副邊側(cè)的兩個(gè)整流二極管Du、 D^均導(dǎo)通，濾波電感L。i上的
電流iL。i經(jīng)整流二極管Dn、 D^續(xù)流并線性減小。此時(shí)變壓器Ti的原邊側(cè) 相當(dāng)于被短接，因此復(fù)位電容Qu上的電壓Von將直接加到變壓器的漏感 Lm上，原邊電流ipi迅速減小。
在此階段，除第一路原邊電流U卜，其它各路輸出的原邊電流ip2、 ip3
及濾波電感電流il^。2、 L。3均繼續(xù)線性上升，復(fù)位電容Cd2、 Cd3的電壓Vcd2、
Vcd3繼續(xù)正向增加。第2、三路輸出的功率繼續(xù)由原邊側(cè)向負(fù)載側(cè)傳送。
階段4 (t3-t4):
由于第一路輸出所帶負(fù)載很輕，因此濾波電感L。i的電流i^斷續(xù)。在 t3時(shí)刻，L。i下降為零。此時(shí)變壓器l的原邊側(cè)相當(dāng)于被斷開(kāi)，該路輸出中 的復(fù)位電容Cdl與變壓器漏感Liki將保持該時(shí)刻的狀態(tài)，且對(duì)其它各路產(chǎn)生
的影響可以忽略不計(jì)。
階段5 (t4-t5):
在t4時(shí)刻，功率開(kāi)關(guān)管S^關(guān)斷。第二路輸出的原邊側(cè)電流ip2開(kāi)始對(duì) 功率開(kāi)關(guān)管Sa的輸出電容充電，并對(duì)功率開(kāi)關(guān)管S22輸出電容放電。在ts 時(shí)刻前，功率開(kāi)關(guān)管S22的輸出電容已被放電至零，原邊電流ip2開(kāi)始流過(guò) 功率開(kāi)關(guān)管S22的反并聯(lián)二極管，為功率開(kāi)關(guān)管S22的零電壓開(kāi)通創(chuàng)造了條 件。
階段6(t"6):
在t5時(shí)刻，功率開(kāi)關(guān)管S22開(kāi)通。由于功率開(kāi)關(guān)管S22開(kāi)通前，其兩側(cè) 電壓已為零，因此功率開(kāi)關(guān)管S22是零電壓開(kāi)通。此后當(dāng)原邊向副邊提供的 功率不足時(shí)，輸出電路副邊側(cè)的兩個(gè)整流二極管D21、 022均導(dǎo)通，濾波電 感L。2上的電流經(jīng)整流二極管D^、 022續(xù)流，變壓器T2的原邊側(cè)相當(dāng)于被 短接。由于第二路輸出的濾波電感L。2的電流"2處于臨界斷續(xù)狀態(tài)，因此 變壓器T2的原邊側(cè)一直被短接。復(fù)位電容Qj2上的電壓Vcd2將直接加到變壓器的漏感l(wèi)m上，原邊電流ip2減小，但仍未減少至零。
在此階段，第三路輸出的原邊電流ip3及濾波電感電流iL。3繼續(xù)線性上 升，復(fù)位電容Cd3的電壓Vcd3繼續(xù)正向增加。第三路輸出的功率繼續(xù)由原 邊側(cè)向負(fù)載側(cè)傳送。 階段7 (Vt7):
在t6時(shí)刻，功率開(kāi)關(guān)管S3i關(guān)斷。第三路輸出的原邊側(cè)電流ip3開(kāi)始對(duì) 功率開(kāi)關(guān)管SM的輸出電容充電，對(duì)功率開(kāi)關(guān)管S32輸出電容放電。在te時(shí) 刻前，功率開(kāi)關(guān)管S32的輸出電容已被放電至零，原邊電流ip3開(kāi)始流過(guò)功 率開(kāi)關(guān)管S32的反并聯(lián)二極管，為功率開(kāi)關(guān)管S32的零電壓開(kāi)通創(chuàng)造了條件。 階段8 (t7-t8):
在t7時(shí)刻，功率開(kāi)關(guān)管S32開(kāi)通。由于功率開(kāi)關(guān)管S32開(kāi)通前，其兩側(cè) 電壓已為零，因此功率開(kāi)關(guān)管S32是零電壓開(kāi)通。此后當(dāng)原邊向副邊提供的 功率不足時(shí)，輸出電路副邊側(cè)的兩個(gè)整流二極管D31、 032均導(dǎo)通，濾波電 感L。3上的電流經(jīng)整流二極管D3。 D32續(xù)流，變壓器T3的原邊側(cè)相當(dāng)于被 短接。由于第三路輸出滿載，對(duì)應(yīng)濾波電感L。3上的電流^。3處于連續(xù)狀態(tài)， 因此變壓器T3的原邊側(cè)一直被短接。此時(shí)，復(fù)位電容Cd3上的電壓Vob將 直接加到變壓器的漏感I^3上，原邊電流ip3減小，但仍未減少至零。 階段9 (ts-t9):
在ts時(shí)刻，原邊電流ip2與ip3減小為零。由于功率二極管Dc2的存在， 電流ip2、 ip3不能反向增加。因此，在ts時(shí)刻后，功率開(kāi)關(guān)管S32里已無(wú)電流。 為功率開(kāi)關(guān)管的零電流關(guān)斷提供了條件。同時(shí)，復(fù)位電容Cd2、 Cd3、變壓器
漏感Lm、 Llk3將通過(guò)開(kāi)關(guān)管S22、 S32及直流電源構(gòu)成充放電回路。 階段10 (t9-t10):
在t9時(shí)刻，功率開(kāi)關(guān)管Sc2關(guān)斷。由于功率開(kāi)關(guān)管Sc2關(guān)斷前電流已為 零，因此功率開(kāi)關(guān)管Sc2是零電流關(guān)斷。在tu)時(shí)刻，功率開(kāi)關(guān)管Sd開(kāi)通。
由于各路輸出變壓器中漏感L^、 Llk2、 Lw的存在，在功率開(kāi)關(guān)管Sd開(kāi)通
過(guò)程中，流過(guò)功率開(kāi)關(guān)管Sd的電流仍近似為零，實(shí)現(xiàn)了功率開(kāi)關(guān)管Sc2的
零電流開(kāi)通。
12另外半個(gè)工作周期也可作類似分析。盡管上述分析只有三路輸出，但
其概括了 3種不同的典型工作狀態(tài)，因此，當(dāng)輸出擴(kuò)充到N路時(shí)，仍可以 上述分析為基礎(chǔ)進(jìn)行推廣。
以上所述為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，但本實(shí)用新型不應(yīng)該局限 于該實(shí)施例和附圖所公開(kāi)的內(nèi)容。所以凡是不脫離本實(shí)用新型所公開(kāi)的精 神下完成的等效或修改，都落入本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
權(quán)利要求1、一種多路輸出直流-直流變換器，其特征在于它包括公共逆變橋臂、N個(gè)獨(dú)立逆變橋臂以及N路輸出電路，N為大于等于2的整數(shù)；N個(gè)獨(dú)立逆變橋臂具有同樣的結(jié)構(gòu)，均包括兩個(gè)帶有反并聯(lián)二極管的第一、第二功率開(kāi)關(guān)管；每個(gè)獨(dú)立逆變橋臂的第一功率開(kāi)關(guān)管的漏極與電源正端相連，源極與第二功率開(kāi)關(guān)管的漏極相連；第二功率開(kāi)關(guān)管的源極與電源負(fù)端相連；第一功率開(kāi)關(guān)管源極與第二功率開(kāi)關(guān)管漏極之間的連結(jié)點(diǎn)作為該獨(dú)立逆變橋臂的中點(diǎn)；公共逆變橋臂包括上、下單元，上、下單元均由功率二極管和第三功率開(kāi)關(guān)管串聯(lián)而成，且功率二極管的陽(yáng)極和第三功率開(kāi)關(guān)管漏極為承受高電位端；所述上單元的一端接電源正端，另一端接公共逆變橋臂的中點(diǎn)，所述下單元的一端接公共逆變橋臂的中點(diǎn)，另一端接電源負(fù)端；每個(gè)獨(dú)立逆變橋臂的中點(diǎn)與公共逆變橋臂中點(diǎn)分別接有輸出電路，各輸出電路均包括復(fù)位電容、隔離整流電路和濾波電路；隔離整流電路的第一輸入端與獨(dú)立逆變橋臂和公共逆變橋臂的其中一個(gè)中點(diǎn)相連，第二輸入端通過(guò)復(fù)位電容與獨(dú)立逆變橋臂和公共逆變橋臂的另一個(gè)中點(diǎn)相連；濾波電路由濾波電感和濾波電容串接而成，并接在隔離整流電路的正、負(fù)輸出端之間。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多路輸出直流-直流變換器，其特征在于所 述隔離整流電路由變壓器與二極管整流橋組成，變壓器原邊繞組的兩端作 為隔離整流電路的兩個(gè)輸入端；變壓器副邊繞組的一端與第一整流二極管 的陽(yáng)極及第二整流二極管的陰極共接，變壓器副邊繞組的另一端與第三整 流二極管的陽(yáng)極與第四整流二極管的陰極相連；第一整流二極管的陰極與 第三整流二極管的陰極相連，并作為該路隔離整流電路的正輸出端，第二 整流二極管的陽(yáng)極與第四整流二極的陽(yáng)極相連，并作為該路隔離整流電路 的負(fù)輸出端。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多路輸出直流-直流變換器，其特征在于所 述隔離整流電路的結(jié)構(gòu)為變壓器原邊繞組的兩端作為隔離整流電路的兩個(gè)輸入端；變壓器副邊 繞組的兩端分別與第五整流二極管的陽(yáng)極及第六整流二極管的陽(yáng)極相連， 第五整流二極管的陰極與第六整流二極管的陰極相連，并作為該路隔離整 流電路的正輸出端，變壓器副邊繞組的中心抽頭引線作為該路隔離整流電 路的負(fù)輸出端。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的多路輸出直流-直流變換器，其特征在于 變壓器原邊繞組的一端串接電感后作為隔離整流電路的一個(gè)輸入端。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l、 2或3所述的多路輸出直流-直流變換器，其特征 在于所述第三功率開(kāi)關(guān)管為帶有反并聯(lián)二極管的功率開(kāi)關(guān)管。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種多路輸出直流-直流變換器，它包括公共逆變橋臂和多個(gè)獨(dú)立逆變橋臂；各獨(dú)立逆變橋臂均包括兩個(gè)帶有反并聯(lián)二極管的第一、第二功率開(kāi)關(guān)管；公共逆變橋臂包括均由功率二極管和第三功率開(kāi)關(guān)管串聯(lián)而成的上、下單元；每個(gè)獨(dú)立逆變橋臂中點(diǎn)與公共逆變橋臂中點(diǎn)分別接有輸出電路。本實(shí)用新型裝置工作于恒定頻率，各路輸出電壓均利用該路的獨(dú)立逆變橋臂與公共逆變橋臂之間的相移來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)，各路輸出之間完全獨(dú)立，互不影響。各獨(dú)立逆變橋臂作為移相控制中的超前橋臂，橋臂中的各功率開(kāi)關(guān)管均可實(shí)現(xiàn)零電壓開(kāi)通；公共逆變橋臂作為移相控制中的滯后橋臂，通過(guò)二個(gè)功率二極管及各路輸出電路中復(fù)位電容的作用，公共逆變橋臂中的功率開(kāi)關(guān)管均可實(shí)現(xiàn)零電流開(kāi)關(guān)。
文檔編號(hào)H02M3/00GK201378796SQ200920084839
公開(kāi)日2010年1月6日 申請(qǐng)日期2009年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月10日
發(fā)明者勇 康, 力 彭, 宇 陳 申請(qǐng)人:華中科技大學(xué)